CN109323235A - 模块化直喷式蒸汽发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及蒸汽发生器技术领域，尤其涉及模块化直喷式蒸汽发生器。包括水管、高压水泵、第一电磁阀、雾化装置、加热装置和第二汽管，水管连接高压水泵的出水口和雾化装置的入水口，第一电磁阀设置在高压水泵和雾化装置之间的水管上，第二汽管连接雾化装置的出气口，加热装置设置在雾化装置以及部分水管外围。通过高压水泵和雾化装置，将液态水雾化成细小颗粒，经过加热装置加热，能迅速产生高温高压蒸汽。高压水泵供水，能迅速停止产生蒸汽，做到即开即用，即停即止。炉内不存放水和蒸汽，具有防爆的作用。采用干式锅炉或无炉胆设计，消除了预热和余热的能源浪费。通过电磁流量阀、温度传感器和压力传感器的综合作用，实现自动调整供水和加热。
Description
技术领域
本发明涉及蒸汽发生器技术领域，尤其涉及模块化直喷式蒸汽发生器。
背景技术
当前蒸汽的生产、制造主要靠热源对水进行持续的加热来产生蒸汽。其虽然能够产生生产生活所需要的蒸汽，但也存在多种弊端：
1、蒸汽生产速度慢。水需逐步从常温加热到蒸发，并持续加热以达到需求的温度和压力；
2、使用安全值较低。当前产品均为存水式锅炉，即锅炉内均有存在着液态水，在超压保护时，炉胆内的水仍然在持续蒸发，使之压力继续存在和上升，具有较高的爆炸隐患；
3、效率低。存水式蒸汽锅炉在产生蒸汽时需对锅炉的水进行持续的加热，吨位越大，加热量越大，出气时间越长，不能做到即开即用。故当前不论何种蒸汽发生器，何种炉胆结构，其炉胆内部均有存水，在蒸汽需求终止，停止对炉胆加热后，炉胆内的水仍为高温水，此时的热量均为不可利用的能源浪费；
4、节能性低。存水式锅炉需在水达到沸点后才能产生蒸汽，在现场终止蒸汽需求，撤去热源后，炉内的高温水的热能将自然散发和浪费。存水越多，浪费越大。
发明内容
为了解决上述问题并而提出模块化直喷式蒸汽发生器。
一种模块化直喷式蒸汽发生器，其特点是，包括水管、高压水泵、第一电磁阀、雾化装置、加热装置和第二汽管，水管连接高压水泵的出水口和雾化装置的入水口，第一电磁阀设置在高压水泵和雾化装置之间的水管上，第二汽管连接雾化装置的出气口，加热装置设置在雾化装置以及部分水管外围。
优选的，所述雾化装置包括雾化喷管和雾化炉，雾化喷管一端通过水管连接高压水泵的出水口，另一端密封；在雾化炉固定在蒸汽发生器的发生器外壳上，雾化炉为全封闭的圆筒状体，内部中空，雾化喷管穿过雾化炉的一端面被固定在雾化炉内部，在雾化喷管位于雾化炉内部的外壁上设置细通孔；雾化炉的一端连接第二汽管。
优选的，所述加热装置包括燃烧器和第二电磁阀，燃烧器固定在发生器外壳的底部且位于发生器外壳内，燃烧器通过燃气管连接外界天然气管或液化气管，在燃气管上设置第二电磁阀。
优选的，所述的水管包括曲折的第一水管，第一水管位于发生器外壳内的顶部位置；第二汽管位于第一水管以下，雾化炉位于第二汽管以下，第一水管、第二汽管和雾化炉都固定在发生器外壳的内部。
优选的，所述燃烧器上设置电子点火器，在对接燃烧器的燃气管上设置气体电磁流量阀。
优选的，所述加热装置还包括引风罩，引风罩安装在发生器外壳的顶部，引风罩内部的导气空腔和发生器外壳的内部空腔相通。
优选的，所述加热装置包括设置在雾化炉外围的第一加热线圈和设置在第二汽管外围的第二加热线圈。
优选的，所述第一加热线圈为高频线圈。
优选的，所述发生器外壳上设置中央控制器；在连接高压水泵出水口的水管上设置水压传感器，在第二汽管上设置蒸汽压力传感器；水压传感器、蒸汽压力传感器、高压水泵控制端接线、第一电磁阀、燃烧器的电磁点火器控制端接线分别与中央控制器电连接。
优选的，所述第二汽管上设置蒸汽温度传感器，雾化炉内壁上固定水雾区温度传感器，蒸汽温度传感器、水雾区温度传感器、第一加热线圈控制端接线、第二加热线圈控制端接线分别和中央控制器电连接。
本发明的有益效果是：本发明涉及的模块化直喷式蒸汽发生器，先通过高压水泵和雾化装置，首先将液态水雾化成细小颗粒，然后经过加热装置加热，能迅速产生高温高压蒸汽。当关闭高压水泵供水时，能迅速停止产生蒸汽，做到即开即用，即停即止的作用。在停用时，炉内不存放水和蒸汽，具有防爆的作用。采用干式锅炉或无炉胆设计，消除了预热和余热的能源浪费。通过电磁流量阀、温度传感器和压力传感器的综合作用，实现自动调整供水和加热。
附图说明
图1是本发明直喷式蒸汽发生器第一种实施方式系统布局图。
图2是本发明直喷式蒸汽发生器第二种实施方式系统布局图。
图3是本发明直喷式蒸汽发生器第一种实施方式电气原理图。
图4是本发明直喷式蒸汽发生器第二种实施方式电气原理图。
其中：1-水管；2-高压水泵；3-第一电磁阀；5-发生器外壳；6-引风罩；7-燃烧器；8-第二电磁阀；11-第一水管；12-雾化喷管；13-雾化炉；14-第二汽管；15-蒸汽管出口；41-水压传感器；42-蒸汽压力传感器；43-蒸汽温度传感器；44-水雾区温度传感器；51-蒸汽发生区；52-蒸汽加热区；53-纯水预热区；91-第一加热线圈；92-第二加热线圈；100-中央控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1是本发明直喷式蒸汽发生器第一种实施方式系统布局图。图2是本发明直喷式蒸汽发生器第二种实施方式系统布局图。一种模块化直喷式蒸汽发生器，包括水管1、高压水泵2、第一电磁阀3、雾化装置、加热装置和第二汽管14，水管1连接高压水泵2的出水口和雾化装置的入水口，第一电磁阀3设置在高压水泵2和雾化装置之间的水管1上，第二汽管14连接雾化装置的出气口，加热装置设置在雾化装置以及部分水管1外围。本专利中，外界水源通过水管1进入高压水泵2，然后再进入雾化装置。经过雾化装置后，液态水流变成雾状水汽和颗粒很小的水滴，然后经过加热装置的作用，雾状水汽和水滴加速气化，变成有温度和压力的水蒸气，最后进入第二汽管14，并通过蒸汽管出口15排出。第一电磁阀3位于高压水泵2和雾化装置之间的水管1上，便于自动化控制本系统水流的开合。在高压水泵2和雾化装置之间还可以设置液体电磁流量阀，通过自动化系统可以控制进入雾化装置的水流量，进而控制蒸汽的输出量。在高压水泵2的出水口上设置压力阀，以控制高压水泵2的出水口的压力，当高压水泵2的出水口压力高于设定的值时，压力阀开启，限制高压水泵2的吹水口的压力。起到保护高压水泵2的作用，避免内部管路堵塞，损害高压水泵2和管路。
雾化装置包括雾化喷管12和雾化炉13，雾化喷管12一端通过水管1连接高压水泵2的出水口，另一端密封；在雾化炉13固定在蒸汽发生器的发生器外壳5上，雾化炉13为全封闭的圆筒状体，内部中空，雾化喷管12穿过雾化炉13的一端面被固定在雾化炉13内部，在雾化喷管12位于雾化炉13内部的外壁上设置细通孔；雾化炉13的一端连接第二汽管14。雾化喷管12密封一端位于雾化炉13内，另一端通过水管1连接高压水泵2。高压水泵2不断往雾化喷管12内注入高压水流，高压水通过雾化喷管12管壁上的细通孔喷出，由于水压很高，水的流出速度很快，经过细通孔后，水呈雾状喷开形成水雾和颗粒很小的雨滴。因为雾化喷管12被封装在雾化炉13内，雾化喷管12喷出的水雾和小颗粒的雨滴都被罩在雾化炉13内。然后经过加热装置，可迅速的将水雾和小颗粒的雨滴汽化，形成高温高压的蒸汽，通过第二汽管14导出。本专利中，通过雾化喷管12和高压泵的作用先将液态水雾化，增加了水的表面积，使得水更快的蒸发和被加热，从而加快蒸汽的产生速度，同时，也可通过关闭高压水泵2或第一电磁阀3，来中断供水，可马上停止蒸汽的产生，做到即开即用。
加热装置包括燃烧器7和第二电磁阀8，燃烧器7固定在发生器外壳5的底部且位于发生器外壳5内，燃烧器7通过燃气管连接外界天然气管或液化气管，在燃气管上设置第二电磁阀8。燃烧器7通过外接天然气管或液化气管，以燃烧燃料的方式进行加热。在连接燃烧器7的燃气管上安装第二电磁阀8，通过第二电磁阀8可自动控制燃烧器7的燃气供给。燃烧器7上设置电子点火器，在对接燃烧器7的燃气管上设置气体电磁流量阀。通过在燃烧器7上设置电子点火器，可以实现对点火的自动化控制。在燃气管上设置气体电磁流量阀，以实现对燃气流量的自动化设计。加热装置还包括引风罩6，引风罩6安装在发生器外壳5的顶部，引风罩6内部的导气空腔和发生器外壳5的内部空腔相通。通过在发生器外壳5的顶部安装引风罩6，可以便于连接外部管道，将燃烧器7产生的尾气排除室外或者后期尾气回收或者净化处理。第二种实施例的加热装置包括设置在雾化炉13外围的第一加热线圈91和设置在第二汽管14外围的第二加热线圈92。通过在雾化炉13外围设置第一加热线圈91，在第二汽管14外围设置第二加热线圈92，便于对雾化炉13和第二汽管14全方位加热，使得雾化炉13和第二汽管14被加热更均匀。当雾化喷管12细通孔内喷出的水雾和水滴碰到被加热的雾化炉13内壁时，会被瞬间汽化，因此，相对于传统对水箱加热产生蒸汽的方式，效率更高，速度更快。第一加热线圈91为高频线圈。通过高频线圈，可以对雾化炉13快速加热，实现即开即用的体验。
水管1包括曲折的第一水管11，第一水管11位于发生器外壳5内的顶部位置；第二汽管14位于第一水管11以下，雾化炉13位于第二汽管14以下，第一水管11、第二汽管14和雾化炉13都固定在发生器外壳5的内部。本专利中第一水管11、第二汽管14和雾化炉13依次由上到下的布置，燃烧器7对雾化炉13底部加热时，其余热还可以依次对第二汽管14、第一水管11进行加热。由于第一水管11、第二汽管14和雾化炉13位于发生器外壳5内的高低位置不同，其接收的热量也不同，其能量梯度由下至上依次减小，最下端直接给雾化炉13加热的区域为蒸汽发生区51，中部给第二汽管14加热的区域为蒸汽加热区52，对应的第一水管11加热区为纯水预热区53。给第一水管11加热的纯水预热区53，利用燃烧尾部热量给进入雾化喷管12的水加热，可以充分利用余热加快水的汽化，充分利用资源加快蒸汽的产生。给第二汽管14加热的蒸汽加热区52，利用蒸汽发生区51余热，可以加快蒸汽的流出速度，从而尽快为雾化炉13减压，使得雾化炉13新生的蒸汽加快产生通过本设计的合理布局，可以充分的利用能源，加快蒸汽产生速度。本专利的从高压水泵2输入的为纯净水，避免水管1、雾化喷管12和雾化炉13内产生水垢。
如图3是本发明直喷式蒸汽发生器第一种实施方式电气原理图。图4是本发明直喷式蒸汽发生器第二种实施方式电气原理图。发生器外壳5上设置中央控制器100；在连接高压水泵2出水口的水管1上设置水压传感器41，在第二汽管14上设置蒸汽压力传感器42；水压传感器41、蒸汽压力传感器42、高压水泵2控制端接线、第一电磁阀3、燃烧器7的电磁点火器控制端接线分别与中央控制器100电连接。本专利中通过在高压水泵2出水口上设置水压传感器41，在第二汽管14上设置蒸汽压力传感器42，用以分别感应水泵出水口的水压和第二汽管14中排出蒸汽压力。当水压传感器41感应到高压水泵2出水口压力过大时，控制高压水泵2停止运行。当蒸汽压力传感器42也感应到蒸汽压力较大时，控制高压水泵2停止运行；当蒸汽压力传感器42也感应到蒸汽压力较小时，控制高压水泵2在水压传感器41允许范围内加速运行。在高压水泵2和雾化装置之间还可以设置液体电磁流量阀，液体电磁流量阀与中央控制器100电连接。当蒸汽压力传感器42感应到蒸汽压力较小时，可以通过液体电磁流量阀增加水管1的进水量；当蒸汽压力传感器42感应到蒸汽压力较大时，可以通过液体电磁流量阀减小水管1的进水量。从而实现蒸汽压力和流量的可控制化操作。本文中的中央控制器100可以是STM32单片机或者小型PLC。其中电磁流量阀可以是型号为SF-G-06-E-T型电磁阀。
第二汽管14上设置蒸汽温度传感器43，雾化炉13内壁上固定水雾区温度传感器44，蒸汽温度传感器43、水雾区温度传感器44、第一加热线圈91控制端接线、第二加热线圈92控制端接线分别和中央控制器100电连接。通过在第二汽管14上设置蒸汽温度传感器43，雾化炉13内固定水雾区温度传感器44，用以分别感应第二汽管14的蒸汽温度和雾化炉13内温度。通过监控第二汽管14的蒸汽温度，便于控制加热器的加热输出热量。通过监控雾化炉13内的温度，避免雾化炉13被过度加热而造成熔炉事故。对于燃气加热方式，气体电磁流量阀、第二电磁阀8分别与中央控制器100电连接，当水雾区温度传感器44感应到温度过高时可以通过第二电磁阀8关闭燃气的供给，或者通过气体电磁流量阀减小燃气的供给。当蒸汽温度传感器43监控到温度不正常，温度过高时，通过气体电磁流量阀减小燃气的供给；当温度过低时，气体电磁流量阀增大燃气的供给。对于电加热的实施方式，当水雾区温度传感器44感应到温度过高时可以通过控制第一加热线圈91，减小加热功率输出或者直接断开第一加热线圈91的电路连接。当雾区温度传感器43监控到温度不正常，温度过高时，通过减小第二加热线圈92的功率输出，来降低第二汽管14的蒸汽温度；当温度过低时，通过增大第二加热线圈92的功率输出，来升高第二汽管14的蒸汽温度。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种模块化直喷式蒸汽发生器，其特征在于：包括水管（1）、高压水泵（2）、第一电磁阀（3）、雾化装置、加热装置和第二汽管（14），水管（1）连接高压水泵（2）的出水口和雾化装置的入水口，第一电磁阀（3）设置在高压水泵（2）和雾化装置之间的水管（1）上，第二汽管（14）连接雾化装置的出气口，加热装置设置在雾化装置以及部分水管（1）外围。
2.根据权利要求1所述的模块化直喷式蒸汽发生器，其特征在于：所述雾化装置包括雾化喷管（12）和雾化炉（13），雾化喷管（12）一端通过水管（1）连接高压水泵（2）的出水口，另一端密封；在雾化炉（13）固定在蒸汽发生器的发生器外壳（5）上，雾化炉（13）为全封闭的圆筒状体，内部中空，雾化喷管（12）穿过雾化炉（13）的一端面被固定在雾化炉（13）内部，在雾化喷管（12）位于雾化炉（13）内部的外壁上设置细通孔；雾化炉（13）的一端连接第二汽管（14）。
3.根据权利要求2所述的模块化直喷式蒸汽发生器，其特征在于：所述加热装置包括燃烧器（7）和第二电磁阀（8），燃烧器（7）固定在发生器外壳（5）的底部且位于发生器外壳（5）内，燃烧器（7）通过燃气管连接外界天然气管或液化气管，在燃气管上设置第二电磁阀（8）。
4.根据权利要求3所述的模块化直喷式蒸汽发生器，其特征在于：所述的水管（1）包括曲折的第一水管（11），第一水管（11）位于发生器外壳（5）内的顶部位置；第二汽管（14）位于第一水管（11）以下，雾化炉（13）位于第二汽管（14）以下，第一水管（11）、第二汽管（14）和雾化炉（13）都固定在发生器外壳（5）的内部。
5.根据权利要求3所述的模块化直喷式蒸汽发生器，其特征在于：所述燃烧器（7）上设置电子点火器，在对接燃烧器（7）的燃气管上设置气体电磁流量阀。
6.根据权利要求3或4或5所述的模块化直喷式蒸汽发生器，其特征在于：所述加热装置还包括引风罩（6），引风罩（6）安装在发生器外壳（5）的顶部，引风罩（6）内部的导气空腔和发生器外壳（5）的内部空腔相通。
7.根据权利要求2所述的模块化直喷式蒸汽发生器，其特征在于：所述加热装置包括设置在雾化炉（13）外围的第一加热线圈（91）和设置在第二汽管（14）外围的第二加热线圈（92）。
8.根据权利要求7所述的模块化直喷式蒸汽发生器，其特征在于：所述第一加热线圈（91）为高频线圈。
9.根据权利要求5或7所述的模块化直喷式蒸汽发生器，其特征在于：所述发生器外壳（5）上设置中央控制器（100）；在连接高压水泵（2）出水口的水管（1）上设置水压传感器（41），在第二汽管（14）上设置蒸汽压力传感器（42）；水压传感器（41）、蒸汽压力传感器（42）、高压水泵（2）控制端接线、第一电磁阀（3）、燃烧器（7）的电磁点火器控制端接线分别与中央控制器（100）电连接。
10.根据权利要求9所述的模块化直喷式蒸汽发生器，其特征在于：所述第二汽管（14）上设置蒸汽温度传感器（43），雾化炉（13）内壁上固定水雾区温度传感器（44），蒸汽温度传感器（43）、水雾区温度传感器（44）、第一加热线圈（91）控制端接线、第二加热线圈（92）控制端接线分别和中央控制器（100）电连接。
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